第三节 磁通量 电磁感应现象（教学课件）物理沪科版2020必修第三册

第十一章 电磁场与电磁波初步 11.3 磁通量 电磁感应现象 1.理解磁通量的概念，会计算磁通量的大小. 2.知道什么是电磁感应现象. 3.通过实验探究感应电流产生的条件. 4.了解电磁感应现象的应用. 【学习目标】 导入新课 电力是一个国家经济发展的命脉。2023年底，我国发电装机容量预计将超过28亿千瓦。电力的获得依赖于煤炭、水力、风力、核燃料等能源的转换。正是由于物理学家发现了磁场与电场之间的联系，才使得其他形式的能转变成电能成为现实。磁场有何性质?它与电场有何联系呢? 为了进一步研究磁场的性质，以及磁场与电场之间存在的关系，物理学家引人了磁通量的概念。 如图所示，一矩形线框从abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中(线框平行于纸面移动，线框与导线相互绝缘)，中间是一条电流向上的通电导线，请思考： (1)导线的左边磁场的方向向哪？右边呢？ 答案　导线左边的磁场方向垂直纸面向外，右边的磁场方向垂直纸面向里. 一、什么是磁通量? (2)在移动过程中，当线框的一半恰好通过导线时，穿过线框的磁感线条数有何特点？ 答案　当线框的一半恰好通过导线时，穿过线框垂直纸面向外的磁感线条数与垂直纸面向里的磁感线条数相同. 5 如何定义一个物理量来描述通过物体某一面积磁感线的条数？ S B1 S B2 通过面积S相同时，磁感线越密（B越大），通过磁感线的条数越多 磁感应强度B相同时，垂直磁场方向面积越大（SCOSθ越大），通过磁感线的条数越多 B S B S θ SCOSθ 磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。 疏密不同是如何体现的？ 1.定义：匀强磁场中 和与磁场方向 的平面面积S的乘积. 2.定义式：Φ＝BS⊥.若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，Φ＝BScosθ。式中Scos θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)。 3.单位：国际单位是 ，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝ . 4.物理意义：表示穿过某一面积的磁感线条数。 磁感应强度B 垂直 韦伯 1 T·m2 ①当S⊥B垂直时，磁通量Φ＝BS⊥ ②当B∥S时,磁通量Φ=0。 5.磁通密度：垂直穿过单位面积的磁感线条数。即磁感应强度又叫磁通密度。 定义式： B = 故磁感应强度B的另一个单位:Wb/m2 1 Wb/m2 =1T 6、磁通量是标量，但有正、负，正、负只表示穿过平面的方向。当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。 B S Φ = BS B S Φ = - BS B1 S B2 Φ =( B1 -B2 )S 说明：通过某一平面的磁通量的大小，可以用通过这个平面的磁感线的条数的多少来形象地说明。在同一磁场中，磁感应强度越大的地方，磁感线越密。因此，B越大，S越大，磁通量就越大，意味着穿过这个面的磁感线条数越多。过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和。即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量。 知识深化 1.磁通量的计算 (1)公式：Φ＝BS. 适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直. (2)若磁感线与平面不垂直，则Φ＝BScos θ.其中Scos θ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如图所示. 2.磁通量的正、负 (1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值. 10 (2)若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ2－Φ1. 3.磁通量的变化量—一般有三种形式： (1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.(B、S相互垂直时) (2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.(B、S相互垂直时) (3)B和S同时变化，ΔΦ＝Φ2－Φ1. 4.磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示.若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和). 末态磁通量 初态磁通量 不可以写成ΔB·ΔS 11 例1　如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则： (1)穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量大小为多少？ 答案　0.12 Wb　0.36 Wb　 解析　线圈在垂直磁场方向上的投影面积 穿过线圈的磁通量Φ1＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 Wb. 线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈